„A magasfeszültségű és szapora váltakozású áramokkal való kísérletekhez.”

A Tesla-kísérletek elvégzéséhez szükséges eszközök:

    - Ruhmkorff-féle szikrainduktor Deprez-féle mechanikus, vagy Faraday-féle higanyos szaggatóval
    - Leydeni palack mahagóni talapzattal, 40 cm-es magassággal, szigetelő nyélen elhelyezett kisütővel
    - Szikramikrométer (szikraköz)

    - Elster-Geitel-féle elrendezésű száraz-transzformátor (ún. Tesla-transzformátor), amely áll egy kitűnően szigetelt primer tekercsből és 2 db, ebbe felváltva illeszthető szekunder tekercsből, kb. 500 és 1000 menetű vékony dróttal. Az egész mahagóni fatalpra szerelve, a szükséges szorítócsavarokkal ellátva (60-200 mm szikrahosszúságú induktorhoz használható).
    - Szikraállvány (2db 20 és 2 db 40 mm-es gömbbel, 1 tárcsával és 1 csúccsal) Az eredeti szikraállvány eltűnt, de a szertárban található –szintén Calderoni gyártmányú- másik állvány is kiválóan alkalmas a kísérletek elvégzéséhez.

    - 2 darab sárgarézből készült, különböző sugarú sodronygyűrű, amely a szikraállványba illeszthető, s így az elektromos fénysugárzás válik bemutathatóvá
    - Sárgarézből készült párhuzamos sodronyok, amelyek a szikraállványba illeszthetőek, s így szintén az elektromos fénysugárzást lehet bemutatni
    - Sárgaréz készült négyzet alakú lemez 2 db (konduktor lemez pár)

    - Sárgarézből készült kengyel alakú ív, mellékzárlatú izzólámpával a látszólagos ellenállás (impedancia) kimutatására

    - Dróttekercs 2 menettel és egy izzólámpával, amely a transzformátor primer tekercséhez közelítve világít (letranszformálás)
    - Kígyó alakú, elektród nélküli légüres üvegcső (Tesla-cső)

    - Légüres üveggömb (Tesla-lámpa)
    - Elektród nélküli, 20 cm hosszú vákuumcső, sztaniol gyűrűvel

    - Izzólámpa egy finom fonállal

A kísérleti elrendezés összeállítása:

            A Ruhmkorff-féle szikrainduktor szekunder tekercsét kössük össze a leydeni palack fegyverzeteivel. Ezután ezeket a fegyverzeteket a szikramikrométert közbeiktatva összekötjük a Tesla-transzformátor kevésmenetű, primer tekercsével, míg a szekunder tekercs kivezetéseit összekötjük a szikraállvány két végével. Ha ezekre a végekre ezután a különböző, beilleszthető alkatrészeket (pl. rézkengyel, párhuzamos rézsodronyok stb.) helyezzük, akkor az ún. Tesla-féle kísérleteket tudjuk elvégezni.

            A szikrainduktor beindításakor az induktor szekunder tekercsénél létrejövő nagy feszültség azt eredményezi, hogy a leydeni palack feltöltődésekor a körbe bevitt energia elég nagy lesz ahhoz, hogy a töltésről kisülésre való periodikus átkapcsolás automatikusan megvalósítható legyen a szikraköz segítségével. A szikrainduktor nagy feszültsége a leydeni palackot addig tölti fel, míg a palack fegyverzetei közötti feszültség el nem éri a szikramikrométer átütési feszültségét. Ekkor a kondenzátor a Tesla-transzformátor primer tekercsén és a szikraközön át kisül, így a töltéseket mozgató elektromotoros erő is hirtelen zérusra csökken. Így a tekercsben az önindukció miatt olyan áram keletkezik, amelynek iránya a főárammal megegyező irányú lesz, s a fegyverzeteket ellentétes előjellel tölti fel. Emiatt oszcilláló kisülés alakul ki: a kondenzátor feszültségének és az áramerősségnek a változása rezgéseknek, éspedig a szikraköz nagy ellenállása miatt erősen csillapított rezgéseknek felel meg. Amikor a csillapodás miatt a feszültség már nem elég nagy a szikraköz áthidalásához, a szikra kialszik, de ezután a transzformátor újra feltölti a kondenzátort, s így az előbbi folyamat szakaszosan ismétlődik.
            Ezzel a módszerrel olyan nagyfrekvenciájú áramokat lehet előállítani a Tesla-transzformátor primer tekercsében, amelyek miatt a szekunder tekercsben is nagyfrekvenciájú és igen nagy feszültségű áramok indukálódnak. Mivel ilyen áramokkal 1893-ban Nikola Tesla (1856-1943) kísérletezett először, így ezeket az áramokat Tesla-féle áramoknak nevezzük. A későbbiekben a nagyfrekvenciájú rezgések előállításának ezt a korai módszerét felváltotta az elektroncsöves, majd a tranzisztoros rezgéskeltési módszer.

A fenti kísérleti elrendezéssel az alábbi kísérleteket tudjuk elvégezni:

I. A nagyfrekvenciájú áramok impedanciájának a kimutatása

    Az áram megindítása után a sárgarézből készült kengyel alakú ívet, a szikraköz két vége közé helyezzük. A kengyel közé egy izzólámpát csatolunk, amelyet a kengyel jelzett kampóiba tudunk beakasztani. Egy egyenáram, vagy egy kisfrekvenciájú váltakozó áram legnagyobb része a csekély ellenállású vastag sodronyon átfutna, azonban a vastag sodrony vezetőképessége a Tesla áramokkal szemben - az utóbbinak nagyobb mértékű önindukciója folytán- kisebb (a vastagabb drótnak nagyobb látszólagos ellenállása, ún. impedanciája van), mint az izzólámpa szénfonaláé. Emiatt a lámpa világítani kezd. Mivel a drót impedanciája egyenesen arányos annak hosszával, így minél közelebb akasztjuk, illetve csatoljuk be az izzólámpát a kengyel görbületéhez, annál gyengébben világít a lámpa, ellenkező esetben pedig annál jobban.
    Ennél és a további kísérleteknél is, az indító szikrát a szikramikrométer segítségével megfelelő nagyságúra kell beállítani, illetve a szikratávolságot a két szigetelt nyél segítségével lehet szabályozni. A beállított távolság rögzítését illetve, a finom beállítást az egyik oldalon elhelyezett, szintén szigetelő, de csavaros nyéllel lehet végezni.
    Ahhoz, hogy a szikramikrométer horgonycsúcsai között – a szikrázó árammegszakítások miatt- létesült erős fény a megfigyeléseket ne zavarja, a szikramikrométer fölé egy fából készült zárószekrényt is helyezhetünk.

II. A száraztranszformátor külső (primer) tekercsének indukciós hatása

    Most is kössük össze az előző áramkört, de most a Tesla-transzformátor belső, szekunder tekercsére nincsen szükség, így azt akár el is távolíthatjuk. Tartsunk most egy kétmenetes dróttekercset – amelynek két vége közé egy izzólámpa van bekötve- a primer tekercs fölé. Ekkor az izzólámpa - pusztán a nyugalmi indukció miatt- izzásba jön. Minél jobban közelítjük a primer tekercs köré, annál jobban izzik, illetve világít a lámpa.

III. Nyalábos és szikrakisülések

    Helyezzük a belső (szekunder) tekercset vissza a helyére, és kössük össze a szikraállvánnyal.

a.) Ha a szikraállvány tartóiba két, sárgarézből készült, különböző sugarú sodronygyűrűt erősítünk, akkor az áram megindítása után a két gyűrű között egymáshoz tóduló áram egy világító, lapos gyűrűt alkotó fénynyalábot képez.
b.) Ha most a szikraállvány tartóiba a szintén sárgarézből készült párhuzamos sodronyokat helyezzük, akkor ugyanezeket a jelenségeket láthatjuk, csak most egy hosszúkás fénynyalábot alkotva.
c.) Ha a belső (szekunder) tekercs egyik végét leföldeljük, a másik végétől pedig a vezető sodronyt eltávolítjuk, akkor az indított áram – a nem leföldelt szorítócsavar gömb alakjának dacára- ez utóbbiból minden irányba óriási, nyalábos szikrák fognak kilövellni.
d.) Vezessük a belső (szekunder) tekercsből az áramot a szikraállványba, melyből a betéteket előzetesen eltávolítottuk. A két szigetelő nyél segítségével, a megfelelő távolságot beállítva erős szikrákat kapunk.

            A II. és III. szám alatti kísérleteknél a szikratávolságot lehető legnagyobbra kell venni.

IV. Egysarkú hőhatások

    Ha a fenti kapcsolásban a belső (szekunder) tekercs egyik végét a leföldeljük, a másik végétől pedig a vezető sodronyt eltávolítjuk, akkor a „szabad” végen érdekes jelenségeket láthatunk.
a.) Ha az indító szikrát a lehető legrövidebbre vesszük és a szekunder tekercs nem leföldelt szorítócsavarjához egy ónlevélkébe (sztaniol) burkolt kis fa szálacskát tartunk, akkor rövid fa szálacskán végigfutó szikrák azt meggyújtják. Kisebb szikrainduktorokkal csak legfeljebb éterbe, vagy benzinbe mártott vattacsomót gyújthatunk meg, ha fémkanálban tartjuk sercegő szikrák közé.
b.) Ha a szekunder tekercs nem leföldelt szorítócsavarjához tartjuk kezünket, akkor az aránylag rövid szikrák nagy hőhatását azonnal megérezzük.
c.) Ha egy finom fonállal ellátott izzólámpát tartunk a szekunder tekercs nem leföldelt szorítócsavarjához, miközben a másik sarkot a földre vezetjük, akkor a légüres térben létrejött világításon kívül a izzólámpa fonala is izzásba jön. Ennél kísérletnél a fonál lengésbe jön, amely esetleg olyan erős is lehet, hogy a fonál elszakad.

V. Kapacitás és élettani hatások

    Ha a belső (szekunder) tekercs egyik végét ismét leföldeljük, a másik végétől pedig a vezető sodronyt ismét eltávolítjuk, akkor az alábbi, kapacitással kapcsolatos kísérleteket tudjuk elvégezni.
a.) Ha a szekunder tekercs nem leföldelt szorítócsavarját egy nagyobb kapacitású vezetővel (pl. egy nagy rézlemezzel) kötjük össze a szikraállvány segítségével, (ekkor az indító szikrát ismét a lehető legnagyobbra kell állítani) akkor a belső tekercs szikrái rövidebbek lesznek, vagyis minél nagyobb a vezető kapacitása, annál kisebb a szikra.
b.) Távolítsuk el a rézlemezt és tartsuk kezünket a földeletlen szorítócsavar közelébe. Ekkor nem érzünk sem ütést, sem égetést csupán gyengén csípő szikrákat. Ha kezünkkel a leföldelt szorítócsavart, vagy esetleg mindkét szorítócsavart egyszerre megfogjuk, akkor nem érzünk semmit. Ezek mind azt mutatják, hogy a magas feszültségű, nagyfrekvenciájú áramok nem veszélyesek, miután túlnyomó részük a vezető felületén halad, így nem hatolnak be a vezető belsejébe, tehát az emberi test belsejébe sem. Ez az ún. skin-effektus (bőrhatás, áramkiszorítás) jelensége.

VI. Világítási tünemények ritkított levegőben

    Rakjuk össze az eredeti kapcsolást, és a Tesla-transzformátor szekunder tekercsének a végeit kössük össze a szikraállvány végeivel.
a.) Ha a szikraállványba két rézlemezt helyezünk, akkor a két lemez között (részben oldalt is) magas feszültségű teret nyerünk. Ha ebbe a térbe egy üvegcsövet tartunk, melyből a levegő ki van szivattyúzva, akkor a cső a Geissler-csövekhez hasonlóan világít. Minden olyan helyre, ahol a csövet megérintjük, egy külön fénysáv húzódik. Ha egy szigetelt zsámolyra állunk, és a csövet gyorsan ide-oda mozgatjuk, akkor a csőnek sokszorosított, mozgó képeit látjuk. Abban az esetben, ha az egyik lemezhez érintjük a csövet, akkor a cső teljes fényével kezd világítani. A csőnek egymás után való hirtelen felvillanásait úgy lehet előidézni, hogy a rézlemez felületéhez képest bizonyos távolságból párhuzamos, illetve merőleges állásba hozzuk.
b.) Ha egy elektród nélküli légüres üveggömböt (ún. Tesla lámpát) tartunk a magas feszültségű tér közé, akkor az szintén világít. Ennek a gömbnek az érintési felületénél szintén keletkezik egy fénysáv, mely pontosan a gömb középpontján húzódik át, és az érintési felülettel átellenesen a gömb felületén egy másik fluoreszkáló folt is képződik.
c.) A fenti kísérleteket úgy is el lehet végezni, hogy csak az egyik rézlemezt használjuk, míg a szekunder tekercs másik szorítócsavarját leföldeljük. Ebben az esetben még nagyobb távolságokból is sikerül a csövek megvilágítása.
d.) Ha több személy kézen fogva egy láncot alkot, és az első a szekunder tekercs egyik, az utolsó a szekunder tekercs másik szorítócsavarját érinti, akkor a légüres cső - ha azt a láncot képező bármely személyhez érintjük- szintén világít.